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Institut für Physiologie und Pathophysiologie

Gruppe Korff

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Gruppenmitglieder

Biomechanisch ausgelöstes Remodeling im Herz-Kreislauf-System

 

Die Herz- und Kreislaufforschung gehört zu den am schnellsten wachsenden Gebieten der Medizin, da sie sich vor allem mit Erkrankungen und gesundheitlichen Beschwerden befasst, die die Haupttodesursachen in den Industriestaaten sind.  Hierzu gehören unter anderem die koronaren Herzkrankheit, Kardiomyopathie, Bluthochdruck und arterielle Erkrankungen, Herzhypertrophie, Herzschwäche, Arteriosklerose, Schlaganfall, periphäre arterielle Verschlusskrankheit und Krampfadern.

 
Der Schwerpunkt meiner Gruppe liegt auf der Erforschung der biomechanisch induzierten Mechanismen, die kardiovaskuläre Erkrankungen fördern oder deren schädliche Auswirkungen, zumindest partiell, kompensieren. Unser Interesse gilt daher besonders der Untersuchung der Herzinsuffizienz und der Entstehung arteriosklerotischer Schädigungen sowie des hochdruck-induzierten Umbaus von Arterien, der Bildung von Krampfadern und der Arteriogenese, also der Bildung kollateraler Arterien aus bereits vorhandenen Arteriolen, um den Verschluss einer zuleitenden Arterie zu kompensieren.

 

Alle diese pathophysiologischen Prozesse sind im Prinzip mit dem adaptiven oder maladaptiven Umbau der Herz- oder Gefäßwand verknüpft, die grundsätzlich von phänotypischen Veränderungen der entsprechenden gewebespezifischen Zellen, d. h. der Kardiomyozyten, der Endothel- und der vaskulären glatten Muskelzellen, abhängt. Vor diesem Hintergrund ist unsere Arbeitshypothese, dass die biomechanische Deformation von Zellen in kardiovaskulären Geweben ihren Phänotyp maßgeblich beeinflusst und ausreicht, um pathophysiologische Umbauprozesse in Gang zu setzen.

  

   

     

Die biomechanische Deformation (Dehnung) der glatten Muskelzellen wird durch die periphere Wandspannung bestimmt (St )

Die Wandspannung wird durch das Laplace-Gesetz beschrieben. Ihre chronischer Zunahme (z. B. durch einen bluthochdruck-abhängigen Anstieg der transmuralen Durckdifferenz) induziert die Deformation (Dehnung) der Endothelzellen (EZ) und vaskulären glatten Muskelzellen (GMZ) in der Gefäßwand, die pathophysiologische Umbauprozesse in der Herz- oder Gefäßwand auslösen können.

   

   

Tatsächlich sind der bluthochdruck-induzierte Umbau, Arteriogenese, (nachlast-abhängige) Herzinsuffizienz, endotheliale Dysfunktion an arteriosklerotischen Prädilektionsstellen, sowie die Bildung von Krampfadern mit einem chronischen Anstieg der Wandspannung assoziiert oder werden dadurch hervorgerufen.

  

 

 

Unsere bisherige Arbeit umfasst verschiedene Themenbereiche der Herz-Kreislaufforschung und hat die Bedeutung dieser biomechanischen Kraft für phänotypische Veränderungen bei Endothel- und vaskulären glatten Muskelzellen verdeutlicht.

   

   

Zelldehnung ist ein wichtiger Auslöser vaskulärer Umbauprozesse.

 


  

Korff et al., Circulation 2007
Korff et al., Blood 2008
Demicheva et al., Circ. Res. 2008



Bluthochdruck beeinträchtigt die Expression “kontraktiler Genprodukte” in vaskulären GMZ.

 


  

Pfisterer et al., Cardiovasc. Res., 2012



Wandspannung ist ausreichend, um die Entstehung von Krampfadern auszulösen.

 


  

Feldner et al., FASEB J, 2011

 

 

Um die intrazellulären Signalwege, die durch einen Anstieg der Wandspannung ausgelöst werden, besser zu verstehen, umfasst unser Methoden-Portfolio mehrere experimentelle Techniken für in vitro und in vivo Verfahren: In vitro nutzen wir das FlexCell System, in dem kultivierte Zellen in einem definierten Ausmaß einer zyklischen Dehnung ausgesetzt werden können. Dieses System wird für grundlegende mechanistische Studien genutzt, die uns helfen,neue durch Dehnung regulierte Zielmoleküle zu identifizieren. Darüber hinaus perfundieren wir isolierte Arterien und Venen der Maus unter definierten Druck/Fluss-Bedingungen, um die Situation in vivo besser zu simulieren.

 
In vivo verwenden wir verschiedene Modelle für Bluthochdruck und das Hinterbein-Ischemie-Model, bei dem ein Verschluss der Oberschenkelarterie den arteriogenen Umbau der kollateralen Arteriolen induziert. Außerdem nutzen wir für die Ligation von Arterien bzw. Venen unsere speziellen Maus-Ohrmuschel-Modelle, die die einfache Visualisierung und Messung von Veränderungen in der vaskulären Architektur und die lokale transdermale Applikation von experimentellen Wirkstoffen (z. B. Decoy-Oligonukleotide) ermöglichen.

  


Neue Publikationen

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Methylglyoxal evokes acute Ca2+ transients in distinct cell types and increases agonist-evoked Ca2+ entry in endothelial cells via CRAC channels. Cell Calcium. 2019 Jan 9;78:66-75. doi: 10.1016/j.ceca.2019.01.002. [Epub ahead of print]

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Early alterations in hippocampal perisomatic GABAergic synapses and network oscillations in a mouse model of Alzheimer's disease amyloidosis. PLoS One. 2019 Jan 15;14(1):e0209228. doi: 10.1371/journal.pone.0209228. eCollection 2019.

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Medikamentöse Varikosetherapie aus der Perspektive experimenteller Modelle. Praxis (Bern 1994). 2019 Jan;108(1):31-36. doi: 10.1024/1661-8157/a003147.

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Selective vulnerability of αOFF retinal ganglion cells during onset of autoimmune optic neuritis. Neuroscience. 2018 Nov 21;393:258-272. doi: 10.1016/j.neuroscience.2018.07.040. Epub 2018 Aug 1.

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Genetic ablation of NFAT5/TonEBP in smooth muscle cells impairs flow- and pressure-induced arterial remodeling in mice. FASEB J. 2018 Nov 1:fj201801594R. doi: 10.1096/fj.201801594R. [Epub ahead of print]

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Synaptic entrainment of ectopic action potential generation in hippocampal pyramidal neurons.  J Physiol. 2018 Nov;596(21):5237-5249. doi: 10.1113/JP276720. Epub 2018 Sep 19.

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The Long Noncoding RNA Cancer Susceptibility 9 and RNA Binding Protein Heterogeneous Nuclear Ribonucleoprotein L Form a Complex and Coregulate Genes Linked to AKT Signaling. Hepatology. 2018 Nov;68(5):1817-1832. doi: 10.1002/hep.30102. Epub 2018 Oct 12.

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Reduction of Transplant Vasculopathy by Intraoperative Nucleic Acid-based Therapy in a Mouse Aortic Allograft Model. Thorac Cardiovasc Surg. 2018 Oct 23. doi: 10.1055/s-0038-1673633. [Epub ahead of print]

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The VAMP-associated protein VAPB is required for cardiac and neuronal pacemaker channel function. FASEB J. 2018 Jun 7:fj201800246R. doi: 10.1096/fj.201800246R. [Epub ahead of print]


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